Wave Relay.ppt

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1、MobileAdhocNetworking WaveRelay www PersistentS WaveRelay 可扩展的移动Adhoc组网解决方案在大地理范围内连接用户 设备和网络自配置网络可以实现快速部署 Copyright2006PersistentSystems LLC Proprietary AllRightsReservedwww PersistentS WaveRelay Features WaveRelay Features性能 MobileAdhocNetwork移动Adhoc网络 Highperformancemulti radiomesh高性能多无线电收发器mesh网

2、Designedforhighmobilityandhighscalability设计适用于高移动条件 高扩展能力 SeamlessLayer2design Bridgedevicesandnetworks无缝的第二层设计 桥接设备及网络 Intelligentmeshroutingprotocolcontinuouslyadjuststomaximizenetworkperformance智能Mesh路由协议 可以不断调整使网络性能最优化 Radios无线电收发器 Upto4radiospernodewithupto600mWoutputpower每节点多达4个无线电收发器 高达600mW输

3、出功率 900MHz 2 4GHz or5GHzoperation900MHz 2 4GHz 或5GHz运行 Upto36Mbpsacrosswirelesslinks 63Mbpsonturbochannels 无线网络连接高达36Mbps 快速信道turbochannel达63Mbps Security安全性能 SecureBroadcastEncryption安全的广播加密 On boardcryptographicacceleratorengineforhighperformance内置加密加速器引擎 用以实现高性能 256bitAESencryptionacrossthemeshMe

4、sh网络256比特AES加密 WPA2Accessfor802 11clients802 11客户端WAP2接口 AccessPoints接入端 Everyradiosimultaneouslyfunctionsasan802 11a b gaccesspoint各个无线电收发器可同时作为802 11a b g接入端 Deployaccesspointswithoutrunningwires无需电缆即可配置接入端 IntegratedGPSReceiver集成GPS接收器 Providesnodelocationsfornetworkmonitoringandvisualization显示节点

5、位置 用于网络监控和可视化 www PersistentS TargetMarkets TargetMarkets目标市场 MunicipalTelecom市政电信 fire police ambulance firstrespondersystems meterreading taxicabs cityinternet videosurveillance cellularbackhaul消防 警察 救护 紧急响应系统 读表 出租车 城域网 视频监视 手机回程 Military军队 scalablemobiletacticalcommunication可扩展移动战术通信 UAV USSV UG

6、V MAV UUV Comms UAV USSV UGV MAV UUV通信 Industrial工业 SCADA manufacturing processcontrol assetmanagement remotemaintenanceSCADA 制造 过程控制 资产管理 远程维护 CampusNetworks校园网 internetaccess backhaulnetwork shuttlebustracking securitypersonnel vehicles securitycameras因特网接入 回程网络 校车跟踪 安全保卫人员 车辆 保安摄像头 HolcimCementPl

7、antChicago Illinois www PersistentS WhyWaveRelay 为什么使用WaveRelay Mobility移动性 Maintainsconnectivityundervehicularmobility在车速移动的情况下保持连接 Scalability可扩展 Quadradioarchitecturepreservesbandwidth四无线电收发器架构 预留带宽 Distributedalgorithmsprovideprovablyscalablerouting分布式算法提供可扩展路由 Performance性能 Upto63Mbps 40MHzchan

8、nel or36Mbps 20MHzChannel 高达63Mbps 40MHz信道 或36Mbps 20MHz信道 PeertoPeerConnectivity点对点连接 ProvidesefficientAny to Anyrouting notjustroutingtoInternet提供高效的任意到任意路由 不仅仅是到因特网的路由 FaultTolerance容错能力 Nosinglepointoffailure Hotfail over FrequencyDiversity DeviceDiversity RoutingAgility无单点故障 热备援 频率多样 设备多样 路由灵敏

9、FaultTolerancelimitedonlybyyourbudget容错能力只受预算的限制 QOS服务质量 Multi layerdifferentiatedserviceensureslowlatencyforreal timetrafficsuchasVoIP多层差分服务保证实时流量 如VoIP 的低时延 QOSimplementedineverylayerofthenetworkstackQoS应用于网络堆栈的每一个层面 NavalSurfaceWarfareCenterFortMonroe VA www PersistentS RoutingObjectives路由目标 Scal

10、ability可扩展 Designroutingalgorithmswhichscaletothousandsofdeviceswhileminimizingcontroloverhead设计路由算法使其可以扩展到数千个设备 并同时最小化控制信令开销 Routingalgorithmmustperformundervehicularmobility urbanchannelfading andarbitrarycommunicationpatterns路由算法必须能在高速移动 市区信道衰落和随意通信类型的的条件下进行 Efficiency高效率 Selectedroutesmust 所选路由器

11、必须能 Maximizeindividualpathcapacity最大化单一路径能力 Minimizenetworkresourceconsumption最小化网络资源消耗 Continuouslyadapttochanges不断适应变化 www PersistentS FundamentalChallenges重大挑战 Complexdynamicsofawirelesslink无线链接的复杂动态变化 ContinuouslyfluctuatingRFenvironment withoutmobility 不断波动的RF环境 在不移动的情况下 BitErrorRate误码率 smallpa

12、cketsmorereliablethenlargepackets小信息包比大信息包更可靠 Modulation调制 DifferentmodulationsworkbetterindifferentRFenvironments不同的调制方法在相应的RF环境中性能更好 Multi path channelfading delayspread多路径 信道衰落 时延扩展 LinkCapacity链接能力 Mobility移动性 Furtherincreaseswirelesslinkdynamics进一步增加无线网络链接的动态变化 Createshardtransitions产生更困难的传输条件

13、walkaroundacornerandeverythingchanges只要路经拐角 所有条件都会变化 Ifallofthelinksarecontinuouslychanging howdoyouselectasetoflinkstoformapath 如果所有的链接都在不断的变化 如何选择一系列链接来形成路径 ChallengetotheRoutingProtocol路由协议的挑战 MustselectapathfromSourcetoDestination必须在信号发射源和目标接受地之间选择一条路径 Linksoperateatdifferentspeeds链接以不同的速度运行 Fun

14、damentalTradeoff重大权衡 Fast Shortlinks lowrange manyhops transmissionstogettodestination快速 短链接 范围窄 进行多次跳接 传递以达到目的地 Slow Longlinks longrange fewhops transmissions慢速 长链接 范围宽 极少跳接或传递 MinimumHopMetric TraditionalTechnique 最小跳接测量法 传统技术 Notdesignedformulti ratenetworks不适用于多速率网络 Asmallnumberoflongslowhopspro

15、videtheminimumhoppath少量的长距离慢速跳接提供最少的跳接路径 Theseslowtransmissionsoccupythemediumforlongtimes blockingadjacentsenders这些慢速传输很长时间占据媒体 阻塞了邻近的信息发送者 Selectingnodesonthefringeofthecommunicationrangeresultsinreducedreliability在通信范围边缘选择节点造成可靠性降低 NewApproach 新方法 媒体时间测量 MTM Assignsaweighttoeachlinkproportionalto

16、theamountofmediumtimeconsumedbytransmittingapacketonthelink根据每一个链接比例在传输信息包时在链接上消耗的媒体时间 赋予相应的权重值 Enablestheroutingprotocoltodiscoverthepaththatminimizestotaltransmissiontime使路由协议能发现信号传输消耗时间最短的路径 Minimizingutilizationmaximizescapacity 使占用时间最短 实现网络容量最大化 MTMExample举例 Source发射源 Destination接收源 11Mbps 5 5M

17、bps 2Mbps 1Mbps 1 0 85Mbps 2 5ms 3 7ms 7 6ms 13 9ms 11Mbps 5 5Mbps 2Mbps 1Mbps 13 9ms MediumTimeUsage媒体时间占用 4 55Mbps 3 17Mbps 1 54Mbps 0 85Mbps PathThroughput链接吞吐量 PathMediumTimeMetric MTM 路径媒体时间测量法 13 9ms LinkThroughput链接吞吐量 MTMExample Source Destination 5 5 2 1 1 04Mbps 0 85Mbps 2 5ms 3 7ms 7 6ms

18、13 9ms 11Mbps 5 5Mbps 2Mbps 1Mbps 7 6ms 3 7ms 13 9ms 11 3ms MediumTimeUsage 4 55Mbps 3 17Mbps 1 54Mbps 0 85Mbps PathThroughput PathMediumTimeMetric MTM 13 9ms LinkThroughput 11Mbps 5 5Mbps 2Mbps 1Mbps MTMExample Source Destination 11 2 5 5 2 1 1 15Mbps 1 04Mbps 0 85Mbps 2 5ms 3 7ms 7 6ms 13 9ms 11Mb

19、ps 5 5Mbps 2Mbps 1Mbps 2 5ms 7 6ms 7 6ms 3 7ms 13 9ms 10 1ms 11 3ms MediumTimeUsage 4 55Mbps 3 17Mbps 1 54Mbps 0 85Mbps PathThroughput PathMediumTimeMetric MTM 13 9ms LinkThroughput 11Mbps 5 5Mbps 2Mbps 1Mbps MTMExample Source Destination 11 11 11 2 5 5 2 1 2 38Mbps 1 15Mbps 1 04Mbps 0 85Mbps 2 5ms

20、3 7ms 7 6ms 13 9ms 11Mbps 5 5Mbps 2Mbps 1Mbps 2 5ms 2 5ms 2 5ms 7 6ms 7 6ms 3 7ms 13 9ms 5 0ms 10 1ms 11 3ms MediumTimeUsage 4 55Mbps 3 17Mbps 1 54Mbps 0 85Mbps PathThroughput PathMediumTimeMetric MTM 13 9ms LinkThroughput 11Mbps 5 5Mbps 2Mbps 1Mbps MTMAdvantages优势 Pathswhichminimizenetworkutilizati

21、on maximizenetworkcapacity网络利用时间最短的路径 可以使网络容量最大化 Globaloptimumundercompleteinterference在完全干扰的情况下 全球适用 Excellentheuristicinevenlargernetworks即使对更大型的网络也是很好的方法 Avoidinglowspeedlinksinherentlyprovidesincreasedroutestability避免低速链接 从而增加路由的稳定性 Highspeedlinksoperatewithgreatermarginandaremoreelasticundercha

22、nges高速链接边际量更高 而且在多变的条件下更加灵活 Realworldresultsshowupto17timesgreaterthroughputusingMTMin802 11gnetworks实际应用结果证明 在802 11网络中使用MTM吞吐量增加了17倍多 QualityofService QOS QOSOptimizedNetworkingStackQOS优化了组网堆栈 ServiceDifferentiationateachlayerofnetworkstack Layer1 PhysicalLayer第1层 物理层 QOSmechanismsensuretemporalfa

23、irnessQOS机制保证了时间上的公平 SlowtransmissionsdoNOTconsumeallofthemediumtime慢速传输不会消耗所有的媒体时间 Layer2 MediumAccessControl第2层 媒体接入控制 QOSenableshighprioritytraffictocompeteforaggressivelyforaccesstosharedmediumQOS保证高优先流量具有接入共享媒体的更大的竞争优势 Layer3 Network第3层 网络层 Multi levelpriorityqueuesallowhigherprioritytrafficto

24、cutinline andnotget stuck behindbulkdataflows多层优先队列可以使高优先流量 插队 而不是 阻塞 在大量的数据流后面 Dynamicroutingprotocolprovides makebeforebreak whichallowsthesystemtomaintainQOSwhileconnectivityischanging动态路由协议提供 断开前路由 使系统能够在连接产生变化的时候仍能维持服务质量 Layer4 ApplicationLayer第4层 应用层 RespectforIPTOStagsallowsapplicationtoreque

25、stalevelofservicewhichwillberespectedbytherestofthenetworkstack识别IPTOS标签 使应用服务能对服务层次做出请求 使其他网络堆栈靠后传输 UDPTrafficautomaticallydifferentiatedoverTCPinordertoprioritizelatencysensitivetrafficwhichisnotexplicitlymarkingpackets自动在TCP上区分UDP业务 以便使没有明显标记包 对时延敏感的流量先通过 ICMPTrafficautomaticallyprioritizedinorde

26、rtoallowtheuseof ping tomeasurethelatencyexperiencedbyhighprioritytrafficwhilenetworkisunderloadICMP流量自动处于优先地位 从而能够用 ping 来测量高优先流量在网络负载时的时延 RadioRFCapability无线电发射器RF能力 Radiosavailablefor无线电收发器可用于 900MHz 2 4GHz 4 9GHz and5GHzbands900MHz 2 4GHz 4 9GHz和5GHz带宽 Radiosoperateon20or40MHzchannels无线电收发器在20或4

27、0MHz信道运行 Maximum real TCPThroughput最大化 实时 TCP吞吐量 20MHzchannel 36Mbps 40MHzchannel 63Mbps MobileVoIPTesting 2Milesor3 2km RealWorldRangeResults实际通信范围测量结果 2 4GHzRadioModule2 4GHz无线电模块 7 4dBOmniDirectionalAntennas7 4dB全向天线 Routersheldbyhandonly4ftoffground手持路由器 距地面仅4英尺 Testconductedoverwater测试在水面进行 Dis

28、tance 2milesor3 2km距离 2英里或3 2千米 Throughput 3Mbps吞吐量 3Mbps 8Mileor12kmLink8英里或12千米链接 Washington DC Copyright2006PersistentSystems LLC Proprietary AllRightsReservedwww PersistentS RealWorldRangeResults实际通信范围测试结果 5 8GHzRadioModule5 8GHz无线电模块 20MHzChannel20MHz信道 32 5dBParabolicDishAntenna onbothsides 32

29、 5dB抛物面碟形天线 两边均有设置 Routersmounted200ftaboveground路由器安装在距地面200英尺高的地方 Distance 8milesor12 8km距离 8英里或12 8千米 Throughput 30Mbps吞吐量 30Mbps ISPMarinaDeployment 11WaveRelayNodes11个WaveRelay个节点 Connecting4MarinasbacktotheInternetintheBaltimoreWorldTradeCenter将四个港口连接到巴的摩尔世贸中心因特网 4squaremilesofharborcoverage覆盖

30、 平方英里的港口范围 Upto4radiosperrouter每路由多达四个无线电收发器 2 4GHzand5GHzfrequencies2 4GHz和5GHz频段 ISPMarinaDeployment Previousnetwork以前的网络 MotorolaCanopySystemontopofTradeCenter世贸中心顶楼安装摩托罗拉的Canopy系统 Eachmarinahadtraditional802 11accesspointsback hauledbytheCanopySystem每个港口都有传统的802 11接入端口 由Canopy系统提供回程 PerformanceG

31、ains性能提高 Performanceincreasedfrom2Mbpstoalmost20MbpsusingWaveRelay ateachmarina 使用WaveRelay后 性能从2Mbps提高到将近20Mbps 每一个港口 Increasedfaulttolerance增强了容错能力 St LawrenceCement 9WaveRelayNodesDeployedConnectsPowerMetersbacktoplantcontrolnetworkConnectsemergencyelevatortelephonestoPBXUsedformonitoringmaterial

32、levelsinbulksilo St LawrenceCement SystemusedtomonitorHARTdevicesWPA2ClientAccessusedforremotemaintenanceoperationsUninterruptiblePower Over EthernetPowerSuppliesprovideincreasedreliabilityEachnodehasmultipleroutestowirednetworkforfaulttolerance Copyright2006PersistentSystems LLC Proprietary AllRigh

33、tsReservedwww PersistentS UnmannedUnderwaterVehicles Free DriftingDigitalHolographicImagingSystemRequirements 2milecommunicationrangeFromUUVtoBoatUUVantennajust2ftaboveoceanlevelGPScapabilityLowpowerconsumptionMustrunfor12hoursonasinglebatterypackSubmersibleto150ftSolution WaveRelay4x4inchembeddedbo

34、ardinUUVWaveRelayrouteronboatwith14dBsectorantenna 2 4GHz FairfaxWater 7WaveRelayNodesDeployedConnectswatertanksandpumpingstationstomultipletreatmentplantsandcontrolcenters FairfaxWater ProvidesvideofeedsforsecuritymonitoringSCADAprocesscontrolNetworkspansacross100sq milesofNorthernVirginia Copyrigh

35、t2006PersistentSystems LLC Proprietary AllRightsReservedwww PersistentS UniversityCampus 75NodesDeployed2 000InternetAccessUsers12MobileNodesinBusesSingleWiredInternetConnectionOn CampusandOff CampusCoverage UniversityCampus NetworkCoveredLargeGeographicAreaCoverageindoorsandoutdoorsReal timeNetwork

36、Visualization Copyright2006PersistentSystems LLC Proprietary AllRightsReservedwww PersistentS Copyright2006PersistentSystems LLC Proprietary AllRightsReservedwww PersistentS UnmannedSeaSurfaceVehicles Testedon11mand7munmannedseasurfacevehicles USSV s atFortMonroe VA在11米和7米海面无人机上作测试 地点是维吉尼亚州门罗堡 Maint

37、ainedconnectivityat41 knots approx50mph 速度超过41节时仍能保持连接 大约50英里 小时 Demonstratedcommunicationrangeof2 5milesusingomnidirectionalantennaswithnoexternalamplifiers经证实 使用不带外部放大器的全向天线 通信范围是2 5英里 ProvidedCommssupportforAutonomousNavigationSystem ANS 为自动导航系统 ANS 提供通信支持 Copyright2006PersistentSystems LLC Propr

38、ietary AllRightsReservedwww PersistentS WaveRelayforUAVComms TruePeer to PeerArchitecture真正的点对点架构 UAV scommunicatedirectlywithoutneedforAccessPointorRelay MasterNodeUVA直接通信 无须接入端或中继 主节点 HighBandwidthSolution高带宽解决方案 5Mbpsat1 25Milesinurbancityenvironment城市环境中1 25英里5Mbps LongRange范围广 900MHzRadiosteste

39、dto2Milesinurbancityenvironment城市环境900MHz无线电发射器经测试达到2英里 testedwith3dBomnidirectionalantennas 使用3dB全向天线进行测试 LongerrangeanticipatedforUAVapplicationUVA应用需要更远的通讯范围 TrueMobileAdHocNetworking真正的AdHoc移动组网 Highperformancemulti hopcommunication高性能的多跳接通信 Streamdatabacktothegroundstationacrossmultiplewireless

40、hops通过多次无线跳接将数据传回地面站 VideoFeeds SensorData ExperimentDataLogging视频内容 感应器数据 实验数据记录 Multi hoppinggreatlyextendsrangewithoutincreasingTXpower多跳接在不增加发射功率的情况下 极大地扩展了通信范围 Efficientany to anymulti hopcommunication高效的任意对任意多跳接通信 SeamlessLayer2Design无缝的第二层设计 Systemarchitectureemulatesalayer2Ethernetswitch系统架构

41、模拟第二层以太网网关 PlugandPlaysetupenableseasydeployment即插即用设置 配置简便 Small LightWeight andPowerEfficientDesign体积小 重量轻 省电设计 4x4inch 4oz lessthen6Wpowerconsumption4x4英寸 4盎司 小于6瓦的功率消耗 Copyright2006PersistentSystems LLC Proprietary AllRightsReservedwww PersistentS Copyright2006PersistentSystems LLC Proprietary A

42、llRightsReservedwww PersistentS ChemicalBiologicalWarfareSensors生化战感应器 ManPortableChem BioSensors便携式生化感应器 Detectchemicalbiologicalthreatsandtriggeralarms检测生物 化学成分并激发警报 Sensordatamustberetrievedwithoutsendingtroopsintocompromisedarea必须在不往危险区派遣士兵的情况下收集感应数据 WaveRelaySolutionWaveRelay解决方案 Chem BioSensorsconnectdirectlytoWaveRelayrouter生化感应器直接与WaveRelay路由器连接 UnmannedAerialVehiclesuseWaveRelaytoretrievedatafromsensors使用安装WaveRelay的无人飞行器从感应器中收集数据 Data hops wirelesslybacktoaRemoteDataRelayunitforfurtherprocessing数据无线 跳接 回到远程数据中继 用于更进一步的分析处理 Questions

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